专利名称：一种金属损伤的可调节磁激励阵列检测方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属材料裂纹、腐蚀坑等缺陷的快速定性、定量检测评定方法和装置，属于金属损伤的电磁无损检测技术领域。
背景技术：
金属构件的裂纹和腐蚀缺陷等是广泛存在的影响工业设备疲劳和使用寿命的金属损伤形态，开展对该类金属损伤的检测和评估，对于保证设备的安全运行，延长设备的使用寿命，具有重要的价值和意义。磁场检测方法是在金属材料中施加一定频率的交变磁场，在金属表面由于集肤效应会感应出均勻交变电流，并在金属表面外空间产生交变磁场，若金属表面存在裂纹等缺陷，由于电阻率的变化，势必对电流分布产生影响，电流线在缺陷附近会产生偏转，工件表面的磁场会发生畸变，通过测量这个磁场的变化，就能确定裂纹等缺陷的长度和深度。已知的利用交变磁场检测金属缺陷的方法大多利用幅值和方向恒定的磁场激励源；在一些专利中(如“基于ACFM的正交双U型智能可视化检测阵列”申请号CN 101706474A ；专利“ACFM缺陷智能可视化检测系统”申请号CN101701934A)，提出并实现了一种正交可旋转磁场的产生装置，对于提高实际被测物体上的随机分布裂纹的检测灵敏度具有显著作用；然而，上述专利中主要研究了磁场方向的变化对于提高检测灵敏度的作用， 而对于磁场强度值的变化对于检测随机分布裂纹的灵敏度则没有提及。利用交变磁场检测缺陷的灵敏度，除了和磁场方向有关外，还与磁场强度的大小以及磁场分布的均勻度有关；由于交变磁场强度的差异，会给检测结果带来很大误差；而实际被测件的形状是不规则的，磁场在旋转激励的过程中如果不考虑磁场强度的变化，很容易因磁场强度分布不均勻，使缺陷的磁化效果受影响而影响检测效果。因此在前述工作基础上，设计了一种磁场方向变化、幅值强弱可以调节的变激励磁场，并提出了利用此激励场和阵列式传感器检测金属损伤的无损检测方法。
发明内容
本发明的目的在于利用磁场检测方法的基本原理，设计一种金属损伤的无损检测和评定方法及装置，可以对被测试件进行快速更换，从而为快速方便地检测试件损伤提供了技术可行性。本发明是通过以下技术方案实现的。激励磁场采用了磁化方向随时间均勻变化、幅值可以根据实际磁化效果进行调节的可变磁场激励方式，以保证对实际情况下沿各个方向随机分布的缺陷具有足够的检测灵敏度；磁场方向的变化通过采用两路相位相差90度的激励磁场合成来实现，磁场幅值的调节通过阵列式检测线圈实现。阵列式检测线圈用于检测试件上的金属损伤，同时也可以感应磁化场强度的变化。当检测线圈位于缺陷区域时，输出信号幅值一般存在较大幅度的跃变；当检测线圈处于非缺陷区域时，输出信号的幅值差别就反映了磁化场强度的差异。根据检测线圈信号幅值的强弱，就可以调节激励线圈的磁化电流，从而使试件上的磁化场得到调节，使磁化效果尽量均勻，提高对不同位置缺陷的检测灵敏度。具体实现方法如下以
图1中所示3X3阵列式传感器为例，如图2所示。首先按照横向和纵向顺序在相邻线圈的读数中取差值横向，U12 = U1-U2 ；U23 = U2-U3 ；U45 = U4-U5 ；U56 = U5-U6 ；U78 = U7-U8 ； U89 = U8-U9 ；纵向，U14 = U1-U4 ；U47 = U4-U7 ；U25 = U2-U5 ；U58 = U5-U8 ；U36 = U3-U6 ；U69 = U6-U9设定缺陷判别阈值M，磁场不均勻判别阈值m(1)如果上述计算结果中某值大于M，则认为该结果由缺陷引起，不是由磁化场不均勻导致的；此时阵列线圈的功用是检测缺陷，激励磁场不需调节，直接输出判别结果；(2)如果上述计算结果小于M，则做如下处理横向
权利要求
1.一种适用于金属材料损伤电磁无损检测的可调节激励场阵列检测方法，包括可以改变磁化电流幅值和方向而改变磁场激励方式，从而实现不同方位金属损伤的高灵敏度检测方法；以及利用阵列式检测元件作为磁场检测和反馈元件，从而实现磁场均勻磁化效果的方法等；其特征在于(1)采用了检测缺陷用阵列式线圈作为磁场磁化效果的测量和信号反馈元件，利用检测结果和激励电压的比较及时对被测试件的磁化效果进行调整，以保证在试件上得到较为均勻的磁化场；(2)提出了一种进行磁场调节的自适应判别方法，通过设置缺陷判别阈值和磁场均勻化阈值，可以有效区别检测元件提取的信息，从而实现缺陷的判别和磁场的调节。
2.根据权利要求1所述的具有反馈和自适应功能的可调节磁场阵列检测装置，其特征在于(1)阵列式元件同时具有缺陷检测和用于磁场调节的信息测量和反馈功能；(2)采用一种对称式磁化结构，该结构由磁极底板、四个励磁线圈和框架式极靴组成， 框架式极靴又有固定被测试件的作用，同时能够快速方便地更换被测试件；(3)采用阵列式测试线圈作为反馈元件，通过采样电路和比较判别算法，控制程控放大器倍数，调节磁场激励电流，实现磁激励场的调节。
全文摘要
本发明涉及一种金属材料裂纹、腐蚀坑等缺陷的快速定性、定量检测评定方法和装置，属于金属损伤的电磁无损检测技术领域。该方法采用阵列式接收线圈作为反馈元件，对被测试件表面的磁化状态进行检测，根据检测结果对激励线圈的励磁电流进行调整，从而改善磁场磁化条件，增强试件上不同方位的缺陷检测灵敏度；通过装置上正交激励磁场的设计，可以实现激励磁场幅值和方向的变化。和传统的磁激励方式相比，可以较大程度地降低缺陷漏检率，提高检测结果可靠性，对于形状较复杂试件的电磁无损检测具有较强的实际应用价值。
文档编号G01N27/82GK102495129SQ201110374398
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者于霞, 张卫民, 徐春广, 邱勇, 陈成峰 申请人:北京理工大学